Агентное моделирование – относительно новое (1990е – 2000е гг) направление в имитационном моделировании, которое используется для исследования децентрализованных систем, динамика функционирования которых определяется не глобальными правилами и законами (как в других парадигмах моделирования), а наоборот. Когда эти глобальные правила и законы являются результатом индивидуальной активности членов группы. Цель агентных моделей – получить представление об этих глобальных правилах, общем поведении системы, исходя из предположений об индивидуальном частном поведении ее отдельных активных объектов и взаимодействии этих объектов в системе. Агент – некая сущность, обладающая активностью, автономным поведением, может принимать решения в соответствии с некоторым набором правил, взаимодействовать с окружением, а также самостоятельно изменяться⁵.

     Первые  два подхода являются "традиционными" методами имитационного моделирования, появившимися в 50-60х годах. Агентное моделирование – относительно новый метод, получивший широкое практическое распространение только после 2000 года, но уже зарекомендовавший себя множеством "success stories" (истории успеха). Системная динамика и дискретно-событийное моделирование рассматривают систему сверху вниз, работая на так называемом системном уровне. Агентное моделирование – это подход снизу-вверх: создатель модели фокусируется на поведении индивидуальных объектов.

     Системная динамика предполагает высокий уровень  абстракции и используется в основном для задач стратегического уровня. Процессно-ориентированный (дискретно-событийный) подход используется в основном на операционном и тактическом уровне. Спектр применения агентных моделей включает задачи любого уровня абстракции: агент может представлять компанию на рынке, покупателя, проект, идею, транспортное средство, пешехода, робота и т.д.

• Если вы располагаете данными об индивидуальных объектах – используйте агентное моделирование
• Если система может быть описана как процесс – используйте дискретно-событийное моделирование
• Если у вас есть информация только о глобальных зависимостях – используйте системную динамику
• Если системе присущи все эти особенности – комбинируйте различные методы.

     Таким образом традиционные подходы имитационного моделирования рассматривают служащих компании, проекты, продукты, клиентов, партнеров как среднее арифметическое или как пассивные заявки/ресурсы в процессе. Например, модели системной динамики полны предположений, таких как "у нас есть 120 служащих, они могут проектировать приблизительно 20 новых продуктов в год”, или “у нас есть 1200 грузовиков, они могут перевезти определенное количество груза в месяц, и 5 % из них списываются каждый год и заменяются новыми”. В процессном моделировании (также известном как дискретно-событийное моделирование) организация рассматривается как различные процессы, такие как: “клиент звонит в телефонный информационный центр, звонок обрабатывается оператором А, который тратит, в среднем, 2 минуты на вызов, после чего 20 % запросов должны быть переадресованы … ”. Эти методы превосходят “аналитическое моделирование” в возможности рассматривать динамику предприятия, нелинейности, но они игнорируют тот факт, что все эти люди, проекты, продукты, оборудование и активы являются различными – они имеют собственную историю, намерения, желания, свойства, а также сложные отношения. Например, люди могут быть с различными карьерами и доходами, они могут иметь разную производительность труда; проекты взаимодействуют и конкурируют, могут зависеть один от другого. Агентное моделирование не обладает такими ограничениями, поскольку оно предполагает сосредоточение непосредственно на отдельных объектах, их поведении и коммуникации.. Таким образом, агентное моделирование делает шаг вперед в понимании и управлении совокупностью сложных социальных и бизнес процессов.6 

Глава 2.История и современное использование имитационного моделирования в исследовании и управлении

2.1.История становления имитационного моделирования в России

     В начале 60-х годов в области  аналитического моделирования систем массового обслуживания работало большое  количество известных ученых. Необходимость  более тщательного и всестороннего  изучения реальных систем настоятельно требовала применения имитационных методов, пусть менее точных, но более  детализированных и приближенных к  реальности. Переходу к исследованию сложных систем методами имитационного  моделирования способствовало и  бурное развитие вычислительной техники. Разрабатывались все более и  более совершенные ЭВМ, появлялись первые языки программирования.

     Первые  книги по имитационному моделированию, изданные в СССР, принадлежат член-корреспонденту АН СССР Бусленко Николаю Пантелеймоновичу.

     В конце 60-х годов в СССР сложилось несколько серьезных научных школ по моделированию. Заметное место среди них занимал коллектив кафедры ЭВМ МВТУ им. Н.Э. Баумана, возглавляемый крупным ученым в области теории проектирования ЭВМ профессором Анисимовым Борисом Владимировичем. Работами по моделированию вычислительных машин и информационных систем на уровне устройств руководил доцент (позднее профессор) Петров Виктор Яковлевич. Наиболее значительный вклад в это направление внесли: доцент (позднее профессор) Петров Алексей Викторович и доценты Шкатов Петр Николаевич и Черненький Валерий Михайлович. В работе коллектива принимали активное участие аспиранты и инженеры кафедры. Многие работы проведенные кафедрой получили широкое применение на практике, особенно в оборонных отраслях промышленности.

     Одним из серьезных результатов явилась  разработка языка СТАМ-КЛАСС (руководитель работ Черненький В.М.). Транслятор для  данного языка был разработан сначала для ЭВМ М-222, а затем  последовательно перенесен на БЭСМ-6, ЕС ЭВМ, IBM PC. СТАМ-КЛАСС успешно использовался  в учебном процессе и научных  исследованиях на протяжении многих лет.

     Примерно  через четырнадцать лет после  своего рождения и развития GPSS пришел в СССР. 

     Пальма  первенства в освоении языка GPSS принадлежит  сотруднику МИЭТ (г. Москва) Дедкову  Анатолию Федоровичу, по крайней мере, это была первая работа получившая такой резонанс и вызвавшая практический интерес. Под руководством Дедкова А.Ф. в 1975 году была освоена система GPSS/360 на ЕС ЭВМ. Им был осуществлен перевод документации, объемом примерно в 300 страниц. В связи с тем, что серьезного распространения системы усилиями учебного ВУЗа не получилось, материалы для развития работ были переданы на Казанский завод ЭВМ. Дедков А.Ф. продолжал активно проводить исследования и разработки в данной области. В частности он разработал очень интересную по своим идеям систему ПЛИС на языке PL/I.

     В 1976 году впервые в СССР коллектив  под руководством Якимова И.М. и  Девяткова В.В. завершил работы по освоению и промышленному выпуску пакета прикладных программ моделирования  дискретных систем ПМДС. В основе этого  пакета был язык GPSS/360.Отличительной  особенностью работ проведенных  в СКБ Казанского завода ЭВМ является то, что это был серийно разработанный  пакет программ. Он прошел все виды испытаний, имел полновесный комплект документации удовлетворял требованиям ГОСТ ЕСПД (около тысячи страниц), был подготовлен для серийного тиража (копии и дубликаты программ, кальки документации, методика контроля и приемки), сдан в государственный фонд алгоритмов и программ. Он распространялся как отдельно, так и в составе ЭВМ выпускаемых заводом.

     Следующим шагом в работах СКБ Казанского завода ЭВМ был выпуск в 1978 году второй версии пакета – ПМДС 2.0. В основе данного пакета лежал язык GPSS V. Дополнительно  к стандартной документации выпускаемой с пакетом Девятковым В.В. был разработан дополнительно оригинальный документ – справочник по GPSS, содержащий систематизированный подбор справочных материалов и практических примеров моделей. Как показала практика, подобный подход был абсолютно оправдан. Это подтверждает и факт появления впоследствии подобных документов в более поздних системах, например, в GPSS/PC.

     В общей сложности за период с 1976 по 1985 годы было поставлено пользователям  более 1000 копий пакетов. Такого тиража не получил ни один другой пакет  имитационного моделирования дискретных систем. Это предопределило доминирующую роль языка GPSS в стране и особенно в учебных заведениях.

     Вузы, которые ранее ориентировались  на собственные и иногда неплохие разработки, начинают переводить обучение моделированию на язык GPSS. Среди  известных Вузов страны первыми  внедрили GPSS в учебный процесс  МВТУ им. Баумана, МИСИС, МФТИ, ЛИТМО, КАИ, КГУ, РПИ и т.д.

     Безусловно, было разработано большое количество моделей имеющих огромную практическую значимость. Мы не владеем полной информацией  по стране, но только даже часть известных  нам применений показывает, как много  было сделано: 

     Существенную  роль в дальнейшем понимании и  практическом применении методов имитации сыграли изданные в переводе на русский  язык книги Т. Нейлора (1974) и Шеннона (1978). Но особенный вклад внесла книга Томаса Дж. Шрайбера "Моделирование с использованием GPSS", перевод которой вышел в издательстве Машиностроение в 1980 году десяти тысячным тиражом. Это наиболее известная и популярная книга среди всех книг по GPSS. Она даже получила свое название "Красная книга". Следует также отметить публикацию Голованова и Дувакова.

     В 1985 году была завершена разработка системы имитационного моделирования  ДИСМА. Автором и руководителем  работ был Девятков В.В., основные работы по программированию были осуществлены Гиматдиновой С.Г., Чернышевой М.А., Шубиной И.А. и Хайруллиной Д.Г. ДИСМА это диалоговое расширение ПМДС 2.0 для графических станций ЕС ЭВМ - ЕС 7605. В состав системы входил редактор текстов, была возможность прерывания и повторного запуска моделирования, предоставлялись средства графической интерпретации входных и выходных статистических данных, был удобный и наглядный интерфейс при анализе выходных результатов моделирования.

     В СССР, кроме ЕС ЭВМ (IBM) активно развивалась  линия СМ ЭВМ (PDP), которая к началу 80-х годов достигла такого уровня развития, что стало возможным  проводить на ней имитационное моделирование. Кроме системы GPSS V, разработанной IBM, в мире появилось очень много  разнообразных систем относящихся  к семейству GPSS. Одной из них была система GPSS-FORTRAN, разработанная Шмидтом  из Германии и позволяющая при  моделировании использовать мощные вычислительные и графические средства языка Фортран. Она как раз  имела версию, работающую на платформе PDP. Первая работа по использованию системы GPSS-FORTRAN на СМ ЭВМ принадлежит сотруднику Московского ИНЭУМа. Который впоследствии передал все свои наработки в СКБ Казанского завода ЭВМ. В середине 80-х годов в СКБ Трегубовым Владимиром Михайловичом и Пьяновым Григорием Михайловичом под руководством Якимова И.М. была завершена разработка нового программного продукта на базе GPSS-FORTRAN. Он был назван - ПМДС-Фортран. ПМДС-Фортран был внедрен в АСУ ТП цеха печатных плат завода ЭВМ и в ряде других организаций. Он не имел такого как ПМДС тиража, но успешно использовался в течение ряда лет.

     В 1988 году в СССР стала доступна документация и программные модули системы GPSS/PC, разработанной компанией Minuteman Software. Это были адаптация данной системы, проведенная в Болгарии.

     Его функциональные возможности, прежде всего  интерактивность существенно превосходили ПМДС-Фортран. Поэтому был осуществлен перевод на него обучения в Вузах. Под редакцией Якимова И.М. был осуществлен перевод фирменной документации по GPSS/PC: руководства и наставления. Данный перевод в электронном виде стал распространяться в стране.

     GPSS в России:

     К сожалению, перестройка и последующие  за ней политические и экономические  катаклизмы существенно затормозили  развитие и применение GPSS в России. Отразилось это и на казанской  школе - не стало завода ЭВМ, часть  специалистов начали заниматься другими  проблемами, не было интереса со стороны  пользователей и следовательно не было финансирования.

     Но, тем не менее, GPSS в России выжил, прежде всего, в Вузах. И это вселяет  оптимизм - постоянно готовится большая  армия специалистов изучивших язык и готовых применить его на практике. Начала вставать на ноги экономика, появилась заинтересованность в  новых исследованиях и разработках. Но, прежде всего, необходимо досконально  изучить и применить передовой  зарубежный опыт. Тем более в связи  с открытием границ и появлением Интернета возможности поиска и  контактов стали поистине безграничны7. 

2.2. Примение имитационного моделирования в России и странах СНГ

     В СССР имитационное моделирование было одним из наиболее развитых направлений в информатике. В 60–80 годы был создан ряд научных школ по ИМ в Москве, Киеве, Санкт-Петербурге, Новосибирске и других городах.

     В результате, наряду с глубокими научными исследованиями, был получен и  ряд серьезных практических результатов. Например, разработаны такие системы  имитационного моделирования, как СЛЭНГ, НЕДИС, СТАМ и т. д. Особо следует отметить широкое применение имитационного моделирования при анализе сложных систем в реальном секторе экономики.

     Кроме собственных разработок проводилось  активное изучение и использование  на практике передовых зарубежных технологий и систем. Например, была проведена  адаптация и внедрение семейства  языков GPSS. В конце 70-х, начале 80-х  годов более тысячи пользователей в СССР освоили методы ИМ, используя пакеты прикладных программ ПМДС (GPSS/360) и ПМДС 2.0 (GPSS V). Многократно число сторонников GPSS в нашей стране увеличилось после публикации на русском языке «Красной книги» Томаса Шрайбера.

     Таким образом, синтез собственных научных  идей и оригинальных разработок с  лучшими зарубежными технологиями позволил советской школе ИМ получить мировое признание.

     К сожалению, все это в прошлом. Глобальные политические и экономические  изменения, которые произошли в  СССР, привели к потере этих позиций. За эти годы были утрачены связи, нарушена преемственность поколений, приостановлены или вообще прекращены многие перспективные  разработки и т. д. и т. п. В результате был также утрачен практический интерес к имитационным исследованиям.

     Но  постепенно, с улучшением экономической  ситуации в России и странах СНГ  интерес к имитационному моделированию в последние два – три года стал пробуждаться.